스칸듐 (7440-20-2) 물리적 및 화학적 특성
스칸듐
희토류 전이금속으로 특수 합금, 전자재료 및 산업 연구개발 및 구매를 위한 분석 기준물질에 사용됩니다.
| CAS 번호 | 7440-20-2 |
| 계열 | 희토류 금속 |
| 형태 | 은백색 금속 — 잉곳, 박, 분말 |
| 일반 등급 | EP |
스칸듐은 스칸듐족에 속하는 전이금속으로 희토류 금속에 분류됩니다. 원자번호 21인 원소 \(\ce{Sc}\)로 존재하며, 전자배치는 3d 계열의 첫 번째 위치에 놓입니다. 이로 인해 스칸듐은 안정한 화합물에서 주로 +3 산화 상태를 띠며, 산소 및 질소 배위 리간드와 이온성·배위 결합에 의해 지배되는 화학적 특성을 가집니다. 금속 원소 상태에서는 금속 결합과 비편재화 전자를 가지며, 위상적 극성 표면적이 낮고(0) 원소 형태에서는 수소 결합 능력이 무시할 만합니다.
구조적으로, 원소 스칸듐은 금속 결정체를 형성하며 표면은 쉽게 산화되어 안정한 산화물 \(\ce{Sc2O3}\)로 패시베이션 됩니다. 미세 분말 상태의 스칸듐은 벌크 물질보다 화학적 반응성이 크며, 분말은 발화 가능성(인화성)과 흡입 및 분진 위험을 나타냅니다. 수용액 및 산성 매질 내에서 스칸듐은 초기 전이금속 및 란타노이드와 유사하게 \(\ce{Sc^3+}\) 아쿠이온 및 가수분해 생성물을 형성하며, 경성 루이스 산 상호작용과 다염소 산소 리간드와의 강한 착화학이 주를 이룹니다.
스칸듐은 대규모 상업적 사용은 제한적이나 특수 분야에서 중요하게 사용됩니다. 추적자 및 분석 기준, 특정 반도체 또는 전자 응용, 소량 첨가로 합금의 기계적 또는 물리적 특성을 변화시키는 틈새 야금 분야에서 활용됩니다. 이 물질의 상업적 등급으로 EP가 보고됩니다.
기본 물리적 특성 (밀도, 융점, 끓는점)
원자량
원소에 대한 표준 계산된 원자/분자 질량: 분자량 = 44.95591; 정확 질량 = 44.955907; 단일 동위 원소 질량 = 44.955907. 원소 표시 공식은 \(\ce{Sc}\)입니다.
외관 및 물리 상태
원소 스칸듐은 벌크 상태에서 은백색 고체로 설명되며, 분말 형태는 "건조 분말"로, 벌크 금속은 "은백색 고체"로 기술됩니다. 금속 스칸듐은 일반적으로 고체 조각, 박, 잉곳 또는 분말 형태로 존재합니다.
밀도
현재 데이터 환경에서는 이 특성에 대한 실험적 확립 값이 없습니다.
융점
현재 데이터 환경에서는 이 특성에 대한 실험적 확립 값이 없습니다.
끓는점
현재 데이터 환경에서는 이 특성에 대한 실험적 확립 값이 없습니다.
화학적 특성 (반응성 및 산화 상태)
산화 상태
스칸듐 화합물에서 지배적이며 화학적으로 중요한 산화 상태는 \(\ce{Sc^3+}\)입니다. 이 산화 상태에서 스칸듐은 경질 3가 양이온으로 거동하며 산소 및 질소 배위자와 주로 이온성 염 및 배위 착물을 형성합니다. 낮은 산화 상태는 드물고 통상 조건에서 불안정합니다.
공기 및 물과의 반응성
원소 스칸듐은 공기 노출 시 주로 \(\ce{Sc2O3}\) 형태의 안정한 산화층을 형성하여 벌크 금속 표면을 패시베이션합니다. 미세 분말 형태는 훨씬 반응성이 높아 가연성이고 손쉽게 발화할 수 있으며 분진 및 산화물 흄이 발생할 수 있습니다. 물과 접촉하면 금속 스칸듐은 부식되어 \(\ce{Sc^3+}\) 이온을 함유하는 종을 형성하고, 약산성 이상의 조건에서 \(\ce{Sc^3+}\) 아쿠이온이 가수분해되어 중합체 및 수산화물 종을 만듭니다.
산 및 염기와의 반응성
스칸듐 금속 및 스칸듐(III) 화합물은 광물산에 용해되어 \(\ce{Sc^3+}\) 염을 형성합니다. 수용액 내에서 \(\ce{Sc^3+}\)는 가수분해를 거쳐 \(\ce{Sc(OH)3}\) 등의 수산화물/산화물 종을 형성하며, 킬레이트 리간드와의 착물이 흔합니다. 이 원소는 상대적으로 무거운 3족 동족체보다 양쪽성은 덜 나타내고, 강염기성 용액에서는 리간드 및 이온강도에 따라 수산화물 침전 또는 용해성 복합 음이온이 형성됩니다.
동위원소 조성
안정 동위원소
자연 상태 스칸듐은 기본적으로 단일 동위원소로 존재하며, 안정 동위원소 \(\ce{^{45}Sc}\)가 주로 포함됩니다.
방사성 동위원소
스칸듐의 방사성 동위원소는 추적자 및 핵 응용을 위해 제조될 수 있으나, 상업용 원소 물질에는 유의한 천연 방사성 동위원소가 포함되어 있지 않습니다. 특정 방사성 동위원소의 생산 및 사용은 방사화학 규제와 관리 대상입니다.
열역학 매개변수
열용량 및 관련 데이터
현재 데이터 환경에서는 이 특성에 대한 실험적 확립 값이 없습니다.
엔탈피 및 깁스 에너지
현재 데이터 환경에서는 이 특성에 대한 실험적 확립 값이 없습니다.
식별자 및 동의어
식별 번호 및 코드
- CAS 번호: 7440-20-2
- EC 번호: 231-129-2
- UNII: YUJ4U1EW7R
- ChEBI: CHEBI:33330
- DTXSID: DTXSID9064689
InChI: InChI=1S/Sc
InChIKey: SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N
SMILES: [Sc]
분자식(원소): \(\ce{Sc}\)
분자량: 44.95591
동의어 및 일반 명칭
보고된 동의어 및 기술 용어는 다음과 같습니다: 스칸듐; Sc; 스칸듐 원자; 스칸듐 (원소); 스칸듐 금속; 45Sc; 스칸듐-45 동위원소; 스칸듐 분말; 스칸듐 박; 원자 스칸듐.
산업 및 상업적 용도
주요 사용 분야
문서화된 분야 및 가공 맥락은 반도체 제조 및 일차 금속 제조를 포함합니다. 스칸듐은 토르트베이타이트(thortveitite), 다비다이트(davidite) 같은 부광물에서 소량 회수되며, 주로 주석, 지르코늄, 텅스텐 함유 광물과 연관되어 존재합니다.
전형적인 응용 사례
실질적인 용도는 대부분 특수 분야에 국한되며, 원소 분석용 분석 및 추적 기준, 반도체 및 전자 연구용 틈새 역할, 특유의 전자적 또는 야금학적 특성이 요구되는 연구개발 공급처입니다. 보고된 상업 등급: EP.
간결한 응용 요약이 특정 구매 결정에 직접 적용되지 않는 경우, 선택은 일반적으로 재료 형태(박, 분말, 잉곳), 순도 및 의도된 분석 또는 야금학적 용도에 따라 결정됩니다.
안전 및 취급 개요
저장 및 취급 시 고려 사항
분말 형태의 스칸듐은 가연성이며, 분진으로 분산되거나 점화원에 노출될 경우 발화할 수 있으므로 분진 제어, 정전기 방지 및 가연성 금속 분말에 대한 안전한 취급 조치가 필요합니다. 금속 덩어리 형태의 스칸듐은 표면 피막(passivation)으로 인해 반응성이 낮지만, 건조한 상태로 보관하고 산화 또는 오염을 촉진할 수 있는 조건으로부터 보호해야 합니다. 상세한 위해성, 운송 및 규제 정보는 제품별 안전보건자료(SDS)와 지역 법규를 참고하시기 바랍니다.
직업적 노출 및 보호 조치
노출 관리는 분진 흡입을 방지하고 적절한 국소 배기 또는 밀폐된 환경에서 미세 입자를 취급하는 것에 중점을 두어야 합니다. 적합한 개인보호장비(PPE) — 장갑, 안구 보호구, 분진 발생 가능시 호흡기 보호구 — 사용을 권장합니다. 스칸듐 노출과 섬유아세포 증식 유발 효과(fibrogenic effects) 관련 보고가 있으므로 금속 분진에 대한 직업 위생 조치 및 적절한 건강 감시를 시행해야 합니다. 비상 시 금속 화재 진압에는 전문화된 방법이 필요하므로 SDS 및 비상 대응 지침을 참조하시기 바랍니다.
